模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第26講 非正弦波信號(hào)發(fā)生器課件

9.3

LC正弦波振蕩電路9.3.1

LC并聯(lián)諧振回路選頻特性9.3.2變壓器反饋式LC振蕩電路9.3.3三點(diǎn)式LC振蕩電路9.3.4振蕩電路

LC振蕩電路主要用來產(chǎn)生高頻正弦信號(hào)，一般在1MHz以上。它與RC振蕩電路的不同之處是它由電感和電容組成，所以命名為LC正弦波振蕩電路。1.等效阻抗9.3.1

LC并聯(lián)諧振回路選頻特性一般有則電路發(fā)生諧振。為諧振頻率諧振時(shí)阻抗最大且為純阻性其中為品質(zhì)因數(shù)，同時(shí)有即用來評(píng)價(jià)回路損耗大小的指標(biāo)2.頻率響應(yīng)9.3.1

LC并聯(lián)諧振回路選頻特性1

由相頻特性可知，當(dāng)ω<ω0時(shí)，由于ωL<1/ωC，回路的等效電抗呈感性；反之，回路的等效電抗呈容性。9.3.3三點(diǎn)式LC振蕩電路1.三點(diǎn)式LC并聯(lián)電路方法1諧振回路的三個(gè)引出端與三極管的三個(gè)電極相連(指交流連接),其中兩個(gè)同性質(zhì)電抗的公共點(diǎn)與發(fā)射極(或源極或同相端)相連,而另一個(gè)異性電抗則連在集電極與基極間(或柵極與漏極之間或反相端與輸出端之間)。9.3.4石英晶體振蕩電路1.石英晶體的基本特性與等效電路A.串聯(lián)諧振特性晶體等效阻抗為純阻性B.并聯(lián)諧振通常所以9.3.4石英晶體振蕩電路2.石英晶體振蕩電路串聯(lián)晶體振蕩器

并聯(lián)晶體振蕩器

++++

石英晶體工作在fs和fp之間，利用它的等效電感組成電容三點(diǎn)式振蕩電路。

石英晶體工作在fs處，利用它的等效電抗為純阻性的特點(diǎn)組成振蕩電路。9.4.1比較器1.理想運(yùn)放的同相和反相輸入端電流近似為零2.當(dāng)V+>V-時(shí)，Vo為正向輸出飽和電壓VOH

當(dāng)V+<V-時(shí)，Vo為負(fù)向輸出飽和電壓VOL其數(shù)值接近運(yùn)放的正負(fù)電源電壓

V+=V-是兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)一、運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)的特點(diǎn)-V-I-+V+I+VoI+=I-≈0，由于|vO|不可能超過VM，9.4.1比較器二、單門限電壓比較器（1）過零比較器（忽略了放大器輸出級(jí)的飽和壓降）所以當(dāng)|+VCC|

=|-VEE|=VM=

15V，A0=105時(shí)，可以認(rèn)為vI>0時(shí)，vOmax=VOH=+VCCvI<0時(shí)，vOmax=VOL=-VEE（同相過零比較器）vI=0稱為門限電壓或閾值電壓Vth只有一個(gè)門限電壓的比較器9.4.1比較器輸入為正負(fù)對(duì)稱的正弦波時(shí)，輸出為方波。電壓傳輸特性（同相過零比較器）9.4.1比較器（2）門限電壓不為零的比較器電壓傳輸特性輸入為正負(fù)對(duì)稱的正弦波時(shí)，輸出波形如圖所示。二、單門限電壓比較器門限電壓Vth＝VREFVREF可正可負(fù)對(duì)兩個(gè)輸入電壓進(jìn)行比較，比較兩個(gè)電壓的大小，將比較結(jié)果以高低電平的形式輸出。用于此功能的運(yùn)放通常工作在飽和區(qū)。通常將一個(gè)輸入電壓固定UR作為參考電壓，另一個(gè)輸入電壓Ui與UR比較，結(jié)果由Uo反映-+R1UiR2UR當(dāng)Ui>UR時(shí)，輸出應(yīng)為負(fù)飽和值，穩(wěn)壓管的導(dǎo)通,輸出電壓的幅度被限定在Uo=-UDUoRoDz當(dāng)Ui≤UR時(shí)，輸出為正飽和值，由于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用，Uo=UzUDURUoUiUz輸出電壓被限定在（UZ+UD)9.4.1比較器（2）門限電壓不為零的比較器二、單門限電壓比較器9.4.1比較器二、單門限電壓比較器應(yīng)用過零比較器微分電路單向?qū)щ娦?+R1ViR2VRVoRf引入正反饋加速輸出電壓變化VoViVOHVOLVT-VT+當(dāng)Vi≥Vp時(shí)，輸出將由高電平VOH跳變到低電平VOL

；三、遲滯電壓比較器電路1當(dāng)Vi≤Vp時(shí)，輸出將由高電平VOL跳變到低電平VOH；Vp即為門限電壓Vth，也稱閾值電壓-+R1ViR2VRVoRf引入正反饋加速輸出電壓變化VoViVOHVOLVT-VT+1.當(dāng)輸出Vo為高電平VOH時(shí)，同相端受到VOH和VR同時(shí)作用當(dāng)Vi≥VT+時(shí)，輸出將由高電平VOH跳變到低電平VOL

。VT+稱為上門限電壓，也稱正向閾值電壓三、遲滯電壓比較器電路1-+R1ViR2VRVoRfVoViVOHVOLV2V1三、遲滯電壓比較器2.當(dāng)輸出Vo為低電平VOL時(shí)，同相端受到VOL和VR同時(shí)作用當(dāng)Vi≤VT-時(shí)，輸出將由低電平VOL跳變到高電平VOH。VT-稱為下門限電壓，也稱負(fù)向閾值電壓電路1電路2電路3電路3遲滯比較器穩(wěn)壓管和電阻R4構(gòu)成穩(wěn)幅電路，使輸出電壓為±10V。

R1、R2構(gòu)成正反饋電路,使

閾值電壓

9.4.2方波產(chǎn)生電路為積分電路輸出電壓經(jīng)積分后產(chǎn)生一個(gè)變化的電壓替代遲滯比較器的輸入信號(hào)。

方波發(fā)生器又稱多諧振蕩器。

vC9.4.2方波產(chǎn)生電路VC+-反向充電電容充放電時(shí)

三要素法2、振蕩周期9.4.3矩形波產(chǎn)生電路正向充電反向充電頻率范圍：10Hz~10KHz占空比不為50%的實(shí)用電路忽略二極管的正向電阻RoDz+-R1Vi1R4Vo1RfA1-+R2

Vo2CR3A2WA1—遲滯比較器,VR=0,V01=(VZ+VD)，A2—積分器,上下限電壓由Vi1和Vo1共同決定輸入一周期變化的信號(hào)輸出V01將是一方波輸入方波信號(hào)，輸出是一個(gè)三角波信號(hào)9.4.4方波和三角波發(fā)生器A1同相端的電位Vi1↑→V稍大于零，比較器的輸出將由低電平Von1跳變到高電平Vom1。上門限電壓=Vom2=0Vi1↓→V稍小于零，比較器的輸出將由高電平Vom1跳變到低電平Von1。下門限電壓=Von2=0當(dāng)Vo1=Von1時(shí)，當(dāng)Vo1=Vom1時(shí)，方波和三角波發(fā)生器門限寬度周期T與頻率fRoDz+-R1Vi1R4Vo1RfA1-+R2

Vo2CR3A2WR22R21D1D2設(shè)計(jì)思想：將積分器的充放電回路分開，從而改變T1和T2。1.當(dāng)Vo1為正電壓Vom1時(shí)，正電壓→W→D1→給C充電,積分時(shí)間常數(shù)1≈R21C.2.當(dāng)Vo1為負(fù)電壓Von1時(shí)，負(fù)電壓→W→D2→給C放電,積分時(shí)間常數(shù)2≈R22C.9.4.5脈沖和鋸齒波發(fā)生器小結(jié)

1、在第7章曾經(jīng)討論過，從振蕩條件考慮，當(dāng)反饋深度過深或環(huán)路增益過大時(shí)，負(fù)反饋放大電路趨向不穩(wěn)定，即產(chǎn)生自激振蕩。本章則是在電路中有意地構(gòu)成正反饋以滿足相位平衡和振幅平衡條件，形成自激以產(chǎn)生正弦信號(hào)，二者的工作過程，本質(zhì)上是相同的。

2、按結(jié)構(gòu)來分，正弦波振蕩電路主要有RC型和LC型兩大類，它們的基本組成包括：可進(jìn)行正常工作的放大電路A，能滿足相位平衡條件的反饋網(wǎng)絡(luò)F，其中A或F兼有選頻特性。一般從相位和幅度平衡條件來計(jì)算振蕩頻率和放大電路所需的增益。而石英晶體振蕩器是LC振蕩電路的一種特殊形式。由于晶體的等效諧振回路的Q值很高，因而振蕩頻率有很高的穩(wěn)定性。

小結(jié)

3、本章介紹了單門限電壓比較器和遲滯比較器,它們均有同相輸入和反相輸入兩種接法。單門限電壓比較器中的運(yùn)放通常工作在開環(huán)狀態(tài),只有一個(gè)門限電壓；而遲滯比較器中的運(yùn)放通常工作在正反饋狀態(tài)，其正向過程(vI上升時(shí))和負(fù)向過程(vI下降時(shí))的門限電壓不同，因而有上、下兩個(gè)門限電壓值。估算門限電壓應(yīng)抓住輸入電壓vI使輸出電壓vO發(fā)生跳變的臨界條件：運(yùn)放的兩輸入端近似相等，即v+=v-。

4、非正弦波信號(hào)產(chǎn)生電路中沒有選頻網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)器件在大信號(hào)狀態(tài)下工作，它屬于一種弛張振蕩電路。本章討論了方波、矩形波、鋸齒波和三角波產(chǎn)生電路。它們通常由比較器、反饋網(wǎng)絡(luò)和積分電路等組成。判斷電路能否振蕩的方法是，設(shè)比較器的輸出為高電平(或低電平)，經(jīng)反饋、積分等環(huán)節(jié)，能使比較器輸出從一種狀態(tài)跳變到另一種狀態(tài)，則電路能振蕩。鋸齒波與三角波產(chǎn)生電路的差別是，前者積分電路的正向和反向充放電時(shí)間常數(shù)不相等，而后者是一致的。

重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)